Разработка технологии пробиотической сметаны, обогащенной селеном

    Для поддержания здоровья нам нужно  совсем немного селена. Всемирная  Организация Здравоохранения считает, что в сутки женщине требуется 55 мкг, мужчине - 70 мкг, а детям - 1 мкг этого вещества на 1 кг веса. [1]

    Последствия острого селенового дефицита можно  обозначить весьма мрачными мазками. В  младенчестве - внезапная "колыбельная" смерть. В детстве и отрочестве - замедленный рост и позднее половое  созревание. В молодости - нарушение  репродуктивной функции. А далее - ранняя старость со всеми ее печальными атрибутами: атеросклерозом сосудов сердца и мозга, старением жизненно важных органов, ранним климаксом и катарактой.

    Для человека селен является жизненно важным. Биохимические функции соединений Se в организме сложны и многообразны. Особого внимания заслуживают:

• участие в функционировании системы оксидазы α-кетоглутаровой кислоты;
• катализирование окисления   α- кетоглутаровой кислоты и пировиноградной кислот в цикле Кребса;
• участие в окислительно-восстановительной системе клеточных мембран;
• связь с ферментами (ингибирование дегидрогеназ, блокирование сульфгидрильных ферментов, катализ биохимических реакций), включение в активные центры глутатионпероксидазы, формиатдегидрогеназы,  глутатионредуктазы и пероксидазы.

    Установлено, что при многих патологических состояниях: дистрофических поражениях органов  и тканей, токсическом гепатите, поражении организма ионизирующей радиацией и старении – интенсивно протекают процессы окисления липидов, что ведет к нарушению физико-химической  структуры плазматической мембраны клеток и субклеточных органелл.

    При всех этих состояниях Se проявляют значительную антиокислительную активность, предупреждая изменения в клеточных мембранах  и сохраняя тем самым жизнеспособность клеток.

    Установлено еще одно проявление биологической  активности Se. В виде селенцистеина  он входит в состав дейодиназы йодтиронина  типа 1, участвующей в превращении  прогормона тироксина в активный гормон щитовидной железы – трийодтиронин. В связи с эти обеспеченность Se приобретает особое значение для людей, подвергшихся воздействию радиоактивного йода и входящих в группу риска развития аденомы щитовидной железы. [3]

    Несмотря  на относительную немногочисленность имеющихся данных, можно сделать  некоторые выводы в отношении содержания селена в пищевых продуктах. Например, концентрация селена в пище зависит от природных различий между пищевыми продуктами и доступности селена в окружающей среде. Кроме того, на содержание селена в продуктах питания человека могут влиять некоторые виды человеческой деятельности. [2]

    Содержание  селена в пищевых продуктах городов  России находятся в широком диапазоне (мкг/кг сырой массы): морские продукты  300- 600 ; мясо 100- 400; мука пшеничная – 80- 600; мука ржаная – 6-70; крупы –10 –200, хлеб – 50 –400; рыба 150 –450; творог, сыры – 100-150; молоко цельное –10-15, яйца – 100-250. Фрукты и овощи обычно содержат весьма низкие концентрации селена, хотя чеснок и грибы содержат элемент в умеренных концентрациях.

    Таким образом,  селен играет исключительную роль в формировании антиоксидантного статуса. Селен особо важный элемент, который позволит нам защититься от множества болезней, например, онкологических, болезней сердца и др., а также заметно продлить жизнь. Эффективность использования селена в значительной мере определяется знаниями специфики эндогенных взаимодействий селена.

    Следует отметить, что в настоящее время  для восполнения селена в организме  используют селенсодержащие БАДы, разрабатывают  продукты, обогащенные селеном для  массового потребления. 
 
 

    1.2 Влияние заквасочных  культур на формирование качества сметаны 

    Закваски- чистые или симбиотически сочетающиеся культуры микроорганизмов, обладающие комплексом свойств и используемые при производстве ферментируемых молочных продуктов.

    Биотехнологический  процесс кисломолочных продуктов  представляет собой сложную цепь химических и энзиматических превращений, происходящих в молочном и молокосодержащем сырье при участии микрофлоры заквасок. Развитие микрофлоры заквасок состоит из следующих основных этапов:

• адаптация к условиям питательной среды;
• синтез ферментов;
• сбраживание углеводов (в молоке- лактозы) с образованием молочной или других кислот;
• продуцирование витаминов, ароматических соединений (ацетоин, диацетил и др.), антибиотических веществ, экзополисахаридов и других продуктов метаболизма.

    Превращение исходного сырья в конечный продукт  в биотехнологическом производстве не является результатом действия какого-либо одного штамма бактерий, а есть результат  последовательного действия микробиологических популяций, которые за определенный период времени изменяют исходное сырье.

    Закваски, состоящие из штаммов бактерий различных  таксономических групп, в биотехнологии  молочных продуктов могут выполнять  следующие функции:

• осуществлять ферментацию углеводов с образованием молочной, уксусной, пропионовой и других кислот, спирта и других продуктов жизнедеятельности;
• выделять ароматические соединения: диацетил, ацетоин, летучие жирные кислоты и т.д.;
• синтезировать витамины;
• синтезировать ферменты;
• продуцировать экзополисахариды.

    Под воздействием заквасок образуется определенная кислотность в молочных продуктах, влияющая на структурообразование, а  также формируется специфический  вкус и аромат. Наиболее часто при  производстве кисломолочных продуктов  используют молочнокислые бактерии, которые достаточно быстро размножаются в молоке.

    При этом молочнокислые бактерии снижают  рН среды, что ведет к образованию  сгустка в молоке; участвуют в  формировании органолептических свойств  продукта (вкус, запах, аромат и консистенция) и повышают биологическую ценность продукта. Кроме этого микроорганизмы заквасок способны разлагать белки до пептонов и аминокислот, обуславливая оригинальность вкуса.

    Все шире в производстве кисломолочных  продуктов применяются пробиотические бактерии, которые обладают функциональными свойствами. К пробиотическим культурам относят: различные виды бифидобактерий (Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacteriumbifidum и др.), лактобактерии (Lactobacillus acidophilus, L. casei и др.) и пропионовокислые бактерии.

    Высокая эффективность применения пробиотиков, прежде всего, определяется их свойствами, которые проявляются в антагонистическом  действии полезной микрофлоры на возбудителей инфекций и стимулировании иммунорезистентности организма человека.

    В отличие от молочнокислых бактерий, бифидобактерии и пропионовокислые бактерии могут образовывать сгусток  в молоке через более длительное время, поэтому они чаще всего  используются совместно с молочнокислыми бактериями.

    Производство  кисломолочных продуктов основано на использовании монокультур, заквасок и бактериальных концентратов, включающих в своем составе микроорганизмы разных таксономических групп. Вовлечение в производство заквасок, состоящих из разных видов микроорганизмов, направлено на:

• стабилизацию технологического процесса с заданными показателями качества и безопасности;
• ингибирование развития технически вредной и патогенной микрофлоры;
• усиление пробиотических свойств за счет биологически активных веществ, синтезируемых специально подобранными штаммами пробиотических бактерий;
• улучшение органолептических показателей продуктов;
• повышение биологической ценности продуктов;
• увеличение сроков хранения готового продукта;
• расширение ассортимента продуктов. [4]

    Для производства кисломолочных продуктов обычно применяют закваски, состоящие из разных штаммов, а часто и из разных видов и родов микроорганизмов. Это позволяет получить закваску, устойчивую к неблагоприятным воздействиям.

    При подборе культур для заквасок учитывают следующие факторы:

1. специфические свойства продукта. Например, для продуктов, в которых предусмотрено отделение части сыворотки от сгустка (творог), отбирают культуры, образующие прочные сгустки. Для придания продукту аромата, в закваску вносят ароматобразующие стрептококки;
2. температурные режимы;
3. взаимоотношения между молочнокислыми бактериями. Виды и штаммы молочнокислых бактерий должны сочетаться, т.е. антагонистические взаимоотношения должны быть исключены;
4. возможность развития бактериофага. При подборе культур с целью предотвращения развития бактериофага нужно учитывать специфичность воздействия фага и подбирать культуры таким образом, чтобы при возможном инфицировании закваски бактериофагом, процесс сквашивания молока не замедлялся. [5]

    Закваска  для изготовления сметаны состоит из чистых бактериальных культур – молочнокислых и сливочных стрептококков, ароматобразующих бактерий.

    Микроорганизмами, ведущими молочнокислые процессы, являются мезофильные и термофильные стрептококки. Мезофильные стрептококки осуществляют активное течение молочнокислого процесса и участвуют в обеспечении влагоудерживающей способности сгустка. Их количество в 1 см³ продукта составляет 10⁶-10⁸ клеток. Основной функцией термофильных стрептококков является обеспечение необходимой вязкости сгустка, способности его к удерживанию сыворотки и восстановление структуры после перемешивания. Содержание их в продукте 10⁶-10⁸ клеток в 1 см³.

    Ароматобразующие  бактерии развиваются медленнее  молочного и сливочного стрептококков. Они образуют ароматические вещества. Их количество составляет 10⁷-10⁸ в 1 см³.

    Для производства пробиотической сметаны  использовали закваску, которая  состоит  из молочнокислых бактерий (Streptococcus Cremoris), бифидобактерий (Bifidobacterium Bifidum) и пропионовокислых бактерий (Propionibacterium Freudenreichii subsp. Schermanii AC 2503).

    Молочнокислые бактерии рода Streptococcus широко используются при производстве творога, сметаны, кисломолочных напитков и других продуктов. Этот род объединяет виды: Streptococcus lactis, Streptococcus remoris, Streptococcus diacetylactis, Streptococcus acetoinicus, Streptococcus thermophilus.

    Все молочнокислые бактерии вызывают молочнокислое  брожение – сбраживают лактозу и  глюкозу до молочной кислоты. Особенностью молочнокислых бактерий является наличие у них ферментов: β-галактозидазы, осуществляющей гидролиз лактозы до глюкозы и галактозы, и лактатдегидрогеназы, восстанавливающей пировиноградную кислоту, образующуюся при гликолизе, в молочную кислоту. В зависимости от вида возбудителя различают две формы молочнокислого брожения: гомоферментативное и гетероферментативное.

    При гомоферментативном молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота: 

С₆Н₁₂О₆ ® 2 СН₃СН₂ОСООН + Е                             (1)

                                    ГЛЮКОЗА        МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА 

    К возбудителям гомоферментативного  молочнокислого брожения относится молочнокислые бактерии Streptococcus Cremoris.

    Мезофильные стрептококки осуществляют активное течение  молочнокислого процесса и участвуют  в обеспечении влагоудерживающей способности сгустка.

    Streptococcus Cremoris является менее активным кислотообразователем, он образует сметанообразный сгусток. Имеются сообщения, что присутствие культур вида Streptococcus Cremoris в закваске способствует накоплению диацетила за счет способности этих микроорганизмов создавать в среде высокий окислительно-восстановительный потенциал. [10]

    Бифидобактерии относятся к семейству Actinomycetaceae, роду Bifidobacterium, который включает более 20 видов.

    Бифидобактерии  сбраживают глюкозу, галактозу, фруктозу, лактозу и др. При сбраживании глюкозы образуются уксусная, молочная кислоты, небольшое количество муравьиной и янтарной кислот.

    Бифидобактерии  выполняют ряд полезных для организма  функций:

• оказывают положительное влияние на структуру слизистой оболочки кишечника и ее адсорбционную способность;
• активно синтезируют витамины группы В, аскорбиновую кислоту, витамин К;
• образуют из неорганических соединений азота некоторые незаменимые аминокислоты (например, аланин, валин, аспарагин);
• создают кислую реакцию среды в кишечнике;
• обладают антагонистической активностью против патогенных микроорганизмов – возбудителей кишечных инфекций;
• способствуют лучшему усвоению солей кальция, витамина Д, железа.